(57)【要約】【課題】高密度ビルドアップ基板に対して、ガルバノ方式と比べて高精度且つ高速の加工を実現する。【解決手段】基板に多数の穴をあける際に、穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスク３２に高出力レーザ３０を照射して、マスク上の穴位置をワーク１０に転写することにより、多数の穴を同時にあける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に多数の穴をあける際に、
穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスクに高出力レーザを照射して、
マスク上のパターンをワークに一括転写することにより、多数の穴を同時にあけることを特徴とするレーザ穴あけ方法。
【請求項２】
前記高出力レーザがエキシマレーザであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ穴あけ方法。
【請求項３】
前記マスクとして、クロムマスクを用いることを特徴とする請求項１に記載のレーザ穴あけ方法。
【請求項４】
前記マスクにアライメントマークが設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のレーザ穴あけ方法。
【請求項５】
穴あけに際して、ワークとマスクを同期して駆動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザ穴あけ方法。
【請求項６】
穴あけに際して、先ずワークとマスクを位置決めし、停止状態でワークを穴あけすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザ穴あけ方法。
【請求項７】
基板に多数の穴をあけるためのレーザ穴あけ装置であって、
高出力レーザと、
穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスクとを備え、該マスクに高出力レーザを照射して、マスク上のパターンをワークに一括転写することにより、多数の穴を同時にあけることを特徴とするレーザ穴あけ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に多数の穴をあけるためのレーザ穴あけ方法及び装置に係り、特に、ビルドアップ基板にビアを形成する際に用いるのに好適な、高密度の穴を高精度で迅速にあけることが可能なレーザ穴あけ方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に例示する如く、コア基板１２の両面に配線パターン１４を形成し、その上に、フィルム状又は液状の絶縁樹脂１６をラミネート又はスピンコートし、更にレーザで絶縁樹脂１６に穴をあけて、めっき等でパターン１８を形成したビルドアップ基板１０が、携帯電話用途をはじめ、小型電子機器に広く使用されている。このビルドアップ基板のビア形成（穴あけ）に際して、従来は、図２に示す如く、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザ又は高調波固体（ＵＶ）レーザが光源２０として用いられ、高速加工を実現するため、Ｘ、Ｙ方向に走査するガルバノスキャナ２２及びｆθレンズ２４を含むガルバノ光学系が用いられている。図において、２６はミラーである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ガルバノ光学系を用いる方式では、次のような問題点がある。
【０００４】
（１）１穴毎にガルバノ光学系が位置決めし、移動完了後レーザが発振する、いわゆるステップアンドリピート方式であるため、加工速度が穴数に比例する。従って、単位面積当りの穴数が増えて穴密度が高くなると、加工時間が増える。特に、今後穴密度が高くなる傾向にある。
【０００５】
（２）高密度化の方向に伴い、図３に示すビア１６Ａの穴径φｌを従来の７５〜１００μｍから３０〜５０μｍへ、ビア１６Ａ下部のパット１４Ａの径φＬを、従来の１５０〜２００μｍから１００〜１３０μｍへ小さくする必要があるが、パット径を小径化するためには、レーザ照射位置精度の向上が必要である。ガルバノ光学系の場合、ガルバノスキャナ自身の精度向上に、限界が見えてきている。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、高密度の基板に対して、高精度且つ高速の加工を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板に多数の穴をあける際に、穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスクに高出力レーザを照射して、マスク上のパターンをワークに一括転写することにより、多数の穴を同時にあけるようにして、前記課題を解決したものである。
【０００８】
又、前記高出力レーザをエキシマレーザとしたものである。
【０００９】
又、前記マスクとして、クロムマスクを用いるようにしたものである。
【００１０】
更に、前記マスクにアライメントマークを設けるようにしたものである。
【００１１】
又、穴あけに際して、ワークとマスクを同期して駆動するようにしたものである。
【００１２】
あるいは、穴あけに際して、先ずワークとマスクを位置決めし、停止状態でワークを穴あけするようにしたものである。
【００１３】
本発明は、又、基板に多数の穴をあけるためのレーザ穴あけ装置であって、高出力レーザと、穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスクとを備え、該マスクに高出力レーザを照射して、マスク上のパターンをワークに一括転写することにより、多数の穴を同時にあけることを特徴とするレーザ穴あけ装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
従来のガルバノスキャナを用いた装置の場合、ガルバノスキャナ自身の位置決め精度が炭酸ガスレーザの場合で±１５μｍ程度あり、ＵＶレーザの場合でも、その半分程度の誤差が発生する。これに対し、本発明に係る装置の場合は、ガルバノスキャナの誤差が無くなり、基板を搭載するステージ（例えばＸＹステージ）とマスクを搭載するステージ（例えばＸＹステージ）の誤差となる。マスクをセットするときの回転誤差は、例えばθステージで補正できるため、両方のＸＹステージ精度でレーザ加工位置精度が決定する。ＸＹステージは、高精度化が可能で、総合位置精度を５μｍ以下に抑えることが可能である。
【００１５】
又、加工速度は、基板上の穴密度で決定される。一般にガルバノ方式の装置は、２軸機が使用され、毎秒１０００穴程度の生産性である。これに対して本発明によれば、マスクパターンの一括転写方式であるため、加工面で１ｃｍ2当り約１秒である。従って、この範囲に１０００穴以上の穴密度があれば、従来方式より生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
本実施形態は、図４に示す如く、高出力レーザとしてのエキシマレーザ３０と、基板（ワークとも称する）１０の穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスク３２と、ワーク１０を搭載するための、例えば真空チャックプレート２６を備えたＸＹステージであるワークステージ２４と、マスク３２を搭載するための、Ｘ、Ｙ方向及びθ方向に移動／回転可能なマスクステージ３４と、ワーク１０上に投影されたアライメントマークを検出するためのＣＣＤカメラ３６と、を主に備えている。図において、４０はレーザビーム３１の光路を変えるために、各所に設けられたミラー、４２はレーザビームを一様とするためのホモジナイザ、４４はマスク３２を縮小してワーク１０上に投影するための投影レンズである。
【００１８】
前記エキシマレーザ３０としては、例えば１パルスエネルギが１Ｊで、発振周波数が３００Ｈｚ、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いることができる。この場合、樹脂材（１６）の加工面エネルギ密度は０．５Ｊ／ｃｍ2程度となる。ビーム伝送系の利用効率は概ね５０％程度であるため、加工面のビームサイズは１ｃｍ2程度となる。
【００１９】
前記マスク３２としては、例えば安価で短納期製作が可能なクロムマスクを使用することができる。通常、クロムマスクは５０ｍＪ／ｃｍ2以下のエネルギ密度にする必要があるため、投影レンズ４４の縮小率は例えば４程度以上とする（誘電体マスクを用いる従来例では２程度である）。該マスク３２には、図５に示す如く、実パターンのＭ（ここではＭ＝４）倍の加工パターン３２Ａ以外に、４個のアライメントマーク３２Ｂ１〜３２Ｂ４が設けられている。従って、マスク交換時に、複数のアライメントマーク部を加工面に照射し、照射位置をＣＣＤカメラ３６で認識することにより、マスク位置を検出し、検出結果により、マスクを固定する、Ｘ、Ｙ、θ方向の補正を行なうことができる。
【００２０】
具体的には、図６に示す如く、マスク３２をマスクステージ３４にセットし、例えばポリイミドフィルムのマスク位置確認用シート５０をＸＹステージ２４の真空チャックプレート２６にセットした後、（１）第１マーク３２Ｂ１をマスク面ビーム照射位置に移動する。そして、（２）はじめ真空チャックプレート２６上にセットされたポリイミドフィルム（５０）に加工する（この際、樹脂加工エネルギ密度０．５〜１．０Ｊ／ｃｍ2と同一条件とする）。（３）次に、第２マーク３２Ｂ２をマスク面ビーム照射位置に移動する。（４）ワークステージ２４（ポリイミドフィルム５０）を、マスク移動量の１／Ｍ移動し、加工する。
【００２１】
上記と同様に第４マーク３２Ｂ４まで実施する。
【００２２】
これにより、マスク位置確認用シート５０上にはマスクパターンの１／Ｍで４点加工される。
【００２３】
加工後、（１）加工点とＣＣＤカメラ認識点は、はじめオフセット量（Ｘ、Ｙ方向）が設定されており、オフセット量を移動して、ポリイミドフィルム（５０）上の加工位置（４点）を計測する。（２）計測結果より図７に示すθ方向のずれ量が算出できる。（３）マスクステージ３４上のθステージを用いて、Δθの回転補正を行なう。
【００２４】
回転補正を行った後、マスク３２のΔＸ、ΔＹ補正を行うため、再度第１〜第４マーク３２Ｂ１〜４まで加工し、加工点を計測する。計測結果より、図８に示す如く、補正量ΔＸ、ΔＹを算出し、マスクステージ３４を用い、ΔＸ、ΔＹ量の補正を行う。
【００２５】
このようにして、マスク設定時のＸ、Ｙ、θ方向のずれ量を検出し、自動補正を行う。
【００２６】
加工は、図９に示すようにして行う。具体的には、図１０に示す如く、矩形状のビームに成形し、短辺方向にマスクステージ３４を駆動し、マスクステージ駆動と同期をとって、ワークステージ２４を駆動する方法と、図１１に示す如く、先ずマスク３２とワーク１０を位置決めし、停止状態で加工するステップアンドリピート法で加工する方法のいずれをとることもできる。
【００２７】
なお、前記実施形態においては、ＫｒＦエキシマレーザが用いられていたが、レーザの種類はこれに限定されず、ＡｒＣｌ、ＡｒＦ、ＫｒＣｌ、ＸｅＣｌ、ＸｅＦなどの他のエキシマレーザや、他の高出力レーザを用いることも可能である。加工対象もビルドアップ基板に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】加工対象であるビルドアップ基板の構成を示す断面図
【図２】従来のガルバノ方式の穴あけ装置の基本的な構成を示す図
【図３】従来技術の問題点の１つを説明するための図１のIII部拡大断面図
【図４】本発明に係るレーザ穴あけ装置の実施形態の全体構成を示す斜視図
【図５】前記実施形態で用いられているマスクの例を示す平面図
【図６】同じくアライメント方法を示す斜視図
【図７】同じくθ方向のずれを示す平面図
【図８】同じくＸ、Ｙ方向のずれを示す平面図
【図９】同じく加工状態を示す斜視図
【図１０】加工時のマスクステージとワークステージの駆動方法の一例を示す斜視図
【図１１】同じく他の例を示す斜視図
【符号の説明】
【００２９】
１０…基板（ワーク）
１６Ａ…ビア
２４…ワークステージ
３０…エキシマレーザ
３１…レーザビーム
３２…マスク
３２Ａ…加工パターン
３２Ｂ１〜４…アライメントマーク
３４…マスクステージ
３６…ＣＣＤカメラ
４４…投影レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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